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Centro Azúcar 32(2): 35-38, abril-junio, 2005

La pureza del jugo clarificado de caña de azúcar y la composición de la cera cruda en dependencia del método de purificación que se utilice en el central azucarero José Marcos Gil Ortíz,* Centro Universitario de Las Tunas; Juan A. Castillo Figueredo, CAI “A. Maceo”, Holguín; Dora E. Vidal Velázquez, CAI, “Cristino Naranjo”, Holguín Aprobado: diciembre/2004

Recibido: abril/2004

Se reportan en este estudio los resultados de la evaluación a escala de laboratorio de nueve métodos de clarificación de los jugos de la caña de azúcar, en relación con el aumento de la pureza en los jugos y la precipitación de ceras en la cachaza. Palabras clave: Purificación, clarificación, cera, resina, aceite

The purity of the clarified juice of the sugar cane and the composition of the wax raw in dependence of the method of purification used in the sugar factory This paper reports the results of the evaluation at laboratory scale of nine methods of clarification of the juices of the sugar cane related with the increasing of purity in sugar cane juice and precipitation of waxes in the residues. Key words: Purification, Clarification, Wax, Resin, Oil INTRODUCCIÓN La eficiencia del proceso de producción de azúcar crudo está íntimamente relacionada con la etapa de clarificación de los jugos. La recuperación de sacarosa de una disolución es una función directa de la pureza de esta. Cuanto más se aproxime el jugo que sale de los clarificadores a una solución pura de sacarosa en agua, mayor será la cantidad de sacarosa que se puede separar por cristalización de la disolución y menor la producción de mieles finales, unido a una mayor calidad del azúcar crudo. Existen diversos métodos de clarificación, los más difundidos para la producción de azúcar crudo son

los que se basan en el uso de la cal y el calor, según la literatura científica consultada2,4,5,8,11,12,13 El objetivo de todos estos métodos es la remoción lo más completa posible de los no-azúcares presentes en el jugo, de los que forman parte la cera de cutícula y los lípidos del interior de la caña. Todo parece indicar que parte de la resina se forma durante el proceso de clarificación de los jugos. Estos componentes precipitan en mayor o menor proporción durante el proceso de clarificación y pasan a formar parte de la cachaza. La posterior extracción de estos componentes, a partir de la cachaza, con nafta o heptano, resultan en un producto conocido como cera cruda.1,7

*Ms.. Sc., Ingeniero del Centro Universitario de Las Tunas. E-mail [email protected]

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En la literatura se reportan los resultados de evaluaciones, tanto a escala de laboratorio como a escala industrial, para los diferentes métodos de alcalización, en cuanto al aumento de la pureza del jugo mezclado a jugo clarificado y por ciento (%) de remoción de insolubles totales, pero no se hace referencia al por ciento (%) de extractables (cera cruda), que se obtienen de la cachaza. Por esta razón esta investigación tuvo como objetivos determinar a escala de laboratorio el método de clarificación de los jugos de caña que logra mayor precipitación de “cera cruda” y el incremento de la pureza del jugo mezclado al pasar a jugo clarificado, así como determinar la influencia del método de clarificación de los jugos de la caña sobre la composición de la cera cruda. MATERIALES Y MÉTODOS El trabajo experimental se realizó en los laboratorios del CAI “Antonio Maceo” y en la planta de cera del CAI “Cristino Naranjo”. Se estudiaron nueve métodos de clarificación de los jugos de caña de azúcar. Tales métodos son: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Clarificación con acetato de plomo. Alcalización en frío. Alcalización en caliente. Alcalización fraccionada. Alcalización fraccionada y con doble calentamiento. Alcalización en frío con sacarato. Alcalización en caliente con sacarato. Alcalización fraccionada con sacarato. Alcalización fraccionada y doble calentamiento con sacarato.

Para tener un número suficiente de experimentos se seleccionaron aleatoriamente ocho jugos (bloques) distribuidos en diferentes períodos de la zafra. Se tomaron de forma acumulativa 10 litros de jugo mezclado, durante un tiempo igual al de retención en el clarificador. Posteriormente se separaron en nueve partes iguales, aplicándole a cada una un tratamiento, según un diseño de ex36

perimentos en bloques al azar. Las muestras de jugo mezclado analizadas correspondieron en todos los casos a caña verde. Se tuvo en cuenta, además, el tiempo corte-molida y el por ciento (%) de materias extrañas. Preparación de las muestras Con agitación vigorosa la muestra se dividió en 10 partes iguales; una de estas muestras se escogió para la determinación de los lípidos totales del jugo mezclado;10 otra porción se escogió para los análisis y determinaciones al jugo mezclado,9 y las restantes ocho porciones se reservaron para realizar los diferentes métodos de alcalización. Los resultados se procesaron mediante el paquete de programas MICROSTA . Se realizó un análisis de varianza de clasificación doble para determinar la existencia o no de diferencia significativa entre los tratamientos o bloques, mediante el Test de Fisher. Para determinar entre cuáles medias existe diferencia significativa se empleó la Prueba de Duncan. RESULTADOS Y SU DISCUSIÓN Las medias de los resultados experimentales obtenidos a escala de laboratorio con los diferentes métodos de alcalización, se muestran en las tablas. La tabla 1 muestra la comparación entre las medias de cada parámetro para los diferentes métodos de clarificación. En la tabla 2 aparece la comparación de las medias entre los resultados de la alcalización en caliente con sacarato de calcio respecto a la alcalización en frío con lechada de cal. Tabla 1 Comparación de las medias de los principales parámetros medidos en relación con el método de clarificación

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Tabla 2. Comparación de los resultados de la clarificación con sacarato de calcio en caliente respecto a la alcalización en frío y en caliente con lechada de cal, respectivamente

Por ciento de extractables (%e) en cachaza

Por ciento de aceite (%a)

El mayor por ciento (%) de extractables en cachaza, cera cruda, se obtuvieron mediante la clarificación con acetato de plomo. Existieron diferencias altamente significativas respecto a los demás métodos de clarificación estudiados, aunque este método no tiene aplicación a escala industrial por la alta toxicidad del producto.

La clarificación de los jugos con acetato de plomo es el procedimiento con el que mayor cantidad de aceite precipitó. Existió diferencia altamente significativa con respecto a los demás métodos. Sin tener en cuenta este sistema de clarificación, los mayores contenidos de aceite en la cera cruda se obtuvieron con la alcalización fraccionada y la alcalización en caliente, ambas con el uso de sacarato de calcio.

De los restantes métodos de alcalización con los que se obtuvieron mejores resultados fueron con la alcalización en caliente y la alcalización fraccionada, ambos con el uso del sacarato de calcio.

Por ciento de cera dura (%c) En relación con la precipitación de cera dura, el método de clarificación de los jugos con el que se obtuvo mayores contenidos de cera dura en la cera cruda, correspondió a la alcalización fraccionada con lechada de cal, y con resultados muy similares, la alcalización en caliente con sacarato de calcio y la clarificación con acetato de plomo, aunque para este parámetro no existe diferencia significativa entre estos tratamientos al nivel de significación, pues α = 0,05.

De acuerdo con los parámetros de materia prima (caña molida por el central) se concluye que a cañas de menor edad les corresponden los por cientos (%) de extractables más altos; sucedió lo contrario con las cañas de mayor edad. Por ciento de resina (%r) El método de clarificación de los jugos donde menos resina se encontró en la cera cruda, es en la clarificación con acetato de plomo. Este resultado era de esperar por la ausencia de un medio rico en iones Ca+2 y Mg+2. En la literatura científica consultada algunos autores3,7 consideran que parte de la resina se forma durante el proceso de purificación, debido a reacciones de los materiales cerosos con el calcio y el magnesio. De los restantes métodos de alcalización donde se obtuvieron los menores contenidos de resina en la cera cruda y entre los cuales no existió prácticamente diferencia, fueron con la alcalización fraccionada y la alcalización en caliente, ambos con el uso del sacarato de calcio.

pH del jugo (pH) El pH de los jugos clarificados se mantuvo en el rango 6,8 < pH < 7,1. No existió diferencia significativa entre los resultados con los diferentes métodos de alcalización. Pureza del jugo (p) Respecto a la pureza de los jugos clarificados se observa que la clarificación con acetato de plomo proporcionó las purezas más bajas obtenidas en comparación con los demás métodos, sin embar37

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go, este resultado está probablemente falseado por la destrucción de los azúcares reductores en el proceso de alcalización, bajo la influencia de altos pH y temperaturas características en los sistemas de alcalización estudiados. La destrucción de la glucosa y la fructosa, principales azúcares reductores presentes en los jugos de caña, influye en la pureza aparente de los jugos, ya que al realizar lecturas en el polarímetro lo que se obtiene en realidad es la suma algebraica de las diversas rotaciones (dextrógiros y levógiros). Si hay mayor proporción de fructosa, por su poder levógiro, el resultado que se obtiene es más bajo que el real. En el caso de que exista mayor proporción de glucosa, los valores obtenidos de pureza aparente serán mayores. Las mayores purezas se obtuvieron con la alcalización en caliente y la alcalización fraccionada, las dos con el uso del sacarato de calcio. Se observó que la pureza del jugo clarificado estuvo estrechamente relacionada con la frescura de la caña. Los jugos de mayor pureza correspondieron a las cañas con menor tiempo de cortadas. CONCLUSIONES

1) La clarificación de los jugos de caña mediante la alcalización en caliente con sacarato de calcio, dio jugos claros de mayor pureza que los demás métodos de clarificación investigados. 2) La clarificación de los jugos de caña con el uso del sacarato de calcio incrementó considerablemente el por ciento (%) de extractables en cachaza, respecto a los otros métodos de clarificación estudiados. 3) La cera cruda extraída de la cachaza obtenida de la clarificación con sacarato tuvo mayor por ciento (%) de cera dura y de aceite y menor por ciento (%) de resina. 4) La clarificación de los jugos de la caña de azúcar mediante la alcalización en caliente con sacarato de calcio, dio resultados superiores respecto a los demás métodos investigados. Con este método de purificación se obtuvo mayor contenido de cera cruda en cachaza, con mayor por ciento (%) de cera dura y mayor pureza del jugo clarificado.

FUENTES DE INFORMACIÓN CONSULTADAS

1) Castillo, J.; Dora E. Vidal: “Estudio comparativo de nueve métodos de purificación de los jugos para la producción de azúcar y cera de caña. CAI s ‘A. Maceo’ y ‘Cristino Naranjo’”, trabajo de diploma, Centro Universitario de Las Tunas, 1993 [tutor José M. Gil Ortiz]. 2) Esquijarosa, J.: Química de la caña, Ed. Libros para la Educación, La Habana, 1977. 3) Honig, P.: Principios de tecnología azucarera, t, I, pp. 189-550, Ed. Pueblo y Educación, La Habana, 1977. 4) Hugot, E.: Manual para ingenieros azucareros, Ed. Revolucionaria, La Habana, 1986. 5) ICIDCA: Los derivados de la caña de azúcar, pp. 554-558, Ed. Ciencia y Técnica, La Habana, 1986. 6) MINAZ: Manual de técnicas analíticas de cera de cachaza, La Habana, 1990. 7) Torres, R. R.: “Evaluación del empleo del sacarato de calcio en la neutralización de los jugos de caña en el CAI ‘Grito de Yara’. Zafra 1992-93”, trabajo de diploma, Centro Universitario de Las Tunas, 1993. n

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